ホスファターゼ基質ライブラリー

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ホスファターゼは、細胞シグナリング、代謝、恒常性の重要な調節因子であり、キナーゼの本質的なカウンターパートとして、タンパク質、脂質、その他の生体分子からリン酸基を除去します。その多様な基質認識パターンと幅広い生理的役割のため、よく設計された基質ライブラリーは、ホスファターゼの特異性、活性、および調節メカニズムを定義する上で不可欠です。Creative Enzymesでは、ホスファターゼ基質ライブラリーサービスを通じて、酵素探索、機構解析、阻害剤開発を支援するためにカスタマイズ可能なアッセイ対応基質の包括的なコレクションを提供しています。

ホスファターゼ基質ライブラリー構築の背景

リン酸化と脱リン酸化のバランスは、ほぼすべてのシグナル伝達経路の中心です。ホスファターゼ活性の異常は、がん、代謝疾患、神経変性、自己免疫疾患に関与しています。しかし、キナーゼとは異なり、多くのホスファターゼは広範な基質範囲を示すため、基質の特定が大きなボトルネックとなっています。

Example of a phosphatase substrate library 図1. ホスファターゼ基質ライブラリーの化学組成を示す円グラフ。（Huang et al., 2015）

ホスファターゼ基質特定の独自の課題

ホスファターゼの基質認識は、以下の理由により非常に複雑です。

多様な基質クラス：ホスファターゼは、リン酸化タンパク質、リン脂質、ヌクレオチド、糖を標的とし、それぞれのクラスに特化したライブラリーが必要です。
構造的特異性：一次配列を超えて、ホスファターゼはしばしば高次構造要素（例：タンパク質フォールド、膜界面、アロステリック部位）を認識します。
低い触媒回転率：多くのホスファターゼはキナーゼよりも反応速度が遅く、高感度な検出法が求められます。
普遍的なコンセンサスモチーフの欠如：キナーゼは認識しやすいモチーフを共有することが多い一方、ホスファターゼの基質選好性はしばしばファミリー特異的または状況依存的です。

なぜ特化型ホスファターゼライブラリーを構築するのか

よく設計された基質ライブラリーは、以下のために不可欠です。

セリン/スレオニンおよびチロシンホスファターゼ全体での基質特異性の定義
活性測定や阻害剤スクリーニングのための再現性のあるアッセイの開発
新規または十分に研究されていないホスファターゼ、特に二重特異性ホスファターゼ（DUSP）やタンパク質チロシンホスファターゼ（PTP）の特性評価
創薬プログラムの支援：検証済み基質によりハイスループット阻害剤アッセイの開発が可能

当社のサービスは、化学的に適合し、アッセイ対応で、期待される活性と非典型的な活性の両方を明らかにするよう戦略的に構築された基質を提供することで、これらの課題に対応します。

当社のサービス内容

当社のホスファターゼ基質ライブラリーは、探索的研究から高度なプロファイリングまで対応できるよう設計されています。

既製ホスファターゼライブラリー

主要なセリン/スレオニンおよびチロシンホスファターゼを網羅する、すぐに使用可能なペプチドおよびリン酸化模倣基質セット。

酵素クラス別カスタム設計

PTP、DUSP、PPPファミリー酵素の独自の結合部位特性を反映したカスタマイズライブラリー。

多様な基質フォーマット

ペプチドベース、リン酸化低分子、蛍光アナログなど、複数の活性モードを捉える基質。

系統的バリアント

カノニカル配列を超えた認識を調べるため、重要な位置に置換を加えた拡張モチーフ。

ラベリングおよび検出オプション

蛍光レポーター、比色読み出し、LC-MS定量用に設計された基質。

ベンチマークコントロール

ホスファターゼ活性の正確な検証のための陽性・陰性リファレンス基質。

ドキュメントとQC

完全な分析的検証（HPLC、MS）および使用推奨。

下流スクリーニングとの統合

HTSおよび計算評価に対応したアッセイ対応ライブラリー。

ホスファターゼ基質ライブラリー設計のための当社の戦略

Strategy	Description	Application & Strength
Degenerate Peptide Libraries	固定されたリン酸受容残基（pSer, pThr, pTyr）の周囲にランダム化アミノ酸を配置したライブラリー。	配列コンテキストの定義リン酸化部位を挟む重要な残基（例：酸性vs疎水性の選好性）を特定し、結合や反応性を高める。
Natural Derived Phosphopeptide Libraries	リン酸化プロテオミクス研究から得られた、または既知のin vivoリン酸化部位に基づき合成されたペプチド。	生物学的関連性生理学的に関連する基質を直接テスト。ホスファターゼ活性と細胞経路の関連付けに最適。
Small Molecule & Lipid Libraries	リン酸化代謝物（例：ホスホイノシタイド、ヌクレオチド、糖）や合成アナログのコレクション。	代謝ホスファターゼの役割のマッピング脂質ホスファターゼ（例：PTEN、SHIP）や代謝酵素（例：解糖系ホスファターゼ）の特性評価に不可欠。
Fluorogenic & Chromogenic Substrate Libraries	脱リン酸化時に検出可能なシグナル（蛍光または発色）を放出するよう設計された分子（例：DiFMUP、ELIPAプラットフォーム）。	ハイスループットスクリーニング阻害剤探索や速度論的プロファイリングに最適な、迅速かつ連続的な活性アッセイを実現。

当社のワークフロー：ライブラリーから検証済み基質まで

Workflow of phosphatase substrate library construction services

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Creative Enzymesを選ぶ理由

幅広いカバレッジ

PTP、DUSP、PPPファミリーホスファターゼ、脂質ホスファターゼなど、多様なホスファターゼクラスに関する専門知識。

カスタマイズ可能な設計

調査対象ホスファターゼの構造的・機構的特徴を反映したライブラリー構築。

バランスの取れた探索

カノニカルなリン酸モチーフと探索的アナログの組み合わせにより、期待される活性と非典型的活性の両方を捉えます。

アッセイの柔軟性

光学、蛍光、LC-MS、抗体ベースアッセイなど、複数の検出系で検証済みの基質。

高品質基準

すべてのライブラリーは厳格なQC（MS、HPLC）で合成され、実験間の再現性と比較可能性を保証。

シームレスな統合

阻害剤探索や構造シミュレーションワークフローと直接互換性があり、エンドツーエンドのサポートを実現。

ケーススタディと成功事例

ケース1：二重特異性ホスファターゼの基質特異性マッピング

クライアントのニーズ：

免疫シグナリングを研究する学術チームが、生物学的役割が十分に定義されていない二重特異性ホスファターゼの基質プロファイリングを必要としていました。

当社のアプローチ：

カノニカルなチロシンおよびセリン/スレオニンモチーフを含む50種類のリン酸化ペプチドからなるカスタムライブラリーを構築。LC-MS定量を用いてライブラリー全体の加水分解速度を評価しました。

成果：

+2位置に酸性残基を含むホスホチロシン基質への明確な選好性が明らかになりました。これにより、研究者はホスファターゼの新規生物学的標的を提案し、査読付きジャーナルに成果を発表しました。

ケース2：脂質ホスファターゼ阻害剤スクリーニング用アッセイの開発

クライアントのニーズ：

脂質ホスファターゼの低分子モジュレーターを開発する製薬企業が、ハイスループットスクリーニングアッセイを確立するための信頼性の高い基質パネルを必要としていました。

当社のアプローチ：

蛍光標識誘導体を組み込んだリン酸化イノシトールアナログの混合基質ライブラリーを設計。マイクロプレートベースの蛍光アッセイに最適化し、迅速なデータ取得を可能にしました。

成果：

3種類の基質がHTS条件下で強い活性と再現性を示しました。クライアントはこれらの基質を用いてスクリーニングキャンペーンを開始し、治療的可能性のある複数の阻害剤リードを特定することに成功しました。

ホスファターゼ基質ライブラリーサービスに関するFAQ

Q: 特異性が広い、または十分に定義されていないホスファターゼ用のライブラリー設計は可能ですか？

A: はい。コンセンサスモチーフ、構造モデリング、リン酸化残基周辺の合理的バリエーションを用いて、カノニカルおよび非典型的な基質認識を探索するライブラリーを構築します。
Q: 貴社のホスファターゼライブラリーに対応する検出方法は？

A: 当社の基質は、蛍光、比色、放射性、LC-MSベースの検出法にアッセイ対応です。クライアントのワークフローに合わせたカスタムラベリングも可能です。
Q: ホスファターゼ基質ライブラリーの規模はどのくらいですか？

A: ライブラリーは、20～40基質の小規模探索セットから、200基質を超える包括的パネルまで、プロジェクトの目的やスループットに応じて対応可能です。
Q: 脂質ホスファターゼも本サービスに含まれますか？

A: もちろんです。PI3K/PTEN関連経路やその他の脂質ホスファターゼ向けに、リン酸化脂質誘導体やアナログを提供します。
Q: ライブラリーにコントロールは含まれますか？

A: はい。各ライブラリーには検証済みの陽性・陰性コントロール基質が含まれており、クライアントアッセイでのベンチマーキングと再現性を確保します。
Q: これらのライブラリーは阻害剤探索プログラムとどのように統合されますか？

A: 特定された高性能基質は、HTSキャンペーンの信頼できるアッセイ標準となり、阻害剤スクリーニングや最適化ワークフローに直接適用できます。
Q: カスタムホスファターゼライブラリーの標準納期は？

A: 規模や複雑さによりますが、通常4～8週間以内に完了します。お急ぎの場合は迅速対応も可能です。

参考文献：

Huang H, Pandya C, Liu C, et al. Panoramic view of a superfamily of phosphatases through substrate profiling. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112(16). doi:10.1073/pnas.1423570112

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